1. Apresentação do tema
A função 50/51 é a proteção de sobrecorrente mais comum em sistemas elétricos industriais, de concessionárias e até em alguns sistemas prediais.
Ela é responsável por detectar correntes anormais (sobrecargas e curtos‑circuitos) e mandar abrir o disjuntor antes que o equipamento seja danificado.
Se você trabalha com:
- alimentadores de média ou baixa tensão,
- transformadores,
- motores de grande porte,
- barras de painéis,
- linhas e cabos,
é praticamente certo que encontrará um relé com função 50/51 protegendo esse circuito.
A boa notícia: o conceito é simples. Com uma explicação bem estruturada, alguém com pouco ou médio conhecimento consegue entender o suficiente para ler ajustes, interpretar relatórios e compreender o que está sendo protegido.
2. Conceito básico de sobrecorrente
Antes de falar da função 50/51, vale reforçar alguns conceitos:
- Corrente nominal (In):
Corrente que o circuito foi projetado para conduzir continuamente, sem danos. - Sobrecorrente:
Qualquer corrente acima da nominal. Pode ocorrer como:
2.1 Sobrecarga
Corrente acima de In, mas não tão alta (por exemplo, 1,2 × In, 1,5 × In).
Se durar muito tempo:
- aquece cabos, condutores, transformadores e motores,
- acelera o envelhecimento da isolação,
- reduz a vida útil dos equipamentos.
2.2 Curto‑circuito
Corrente muito alta (várias vezes a nominal – 5, 10, 20 × In ou mais).
Surge em situações como:
- falha de isolamento entre fases,
- fase encostando na carcaça
- defeito interno em transformadores, motores, cabos.
Se não for interrompido rapidamente, o curto‑circuito provoca:
- grandes esforços mecânicos,
- aquecimento extremo,
- danos severos aos equipamentos.
A função 50/51 existe justamente para detectar essas sobrecorrentes e desligar o circuito em um tempo compatível com o nível de corrente.
3. O que são as funções 50 e 51?
Pelo código ANSI/IEC:
- Função 50 – Sobrecorrente instantânea
Atua sem retardo intencional de tempo.
É usada para curtos‑circuitos severos, onde cada milissegundo conta. - Função 51 – Sobrecorrente temporizada
Atua com retardo de tempo ajustável, normalmente seguindo curvas de tempo inverso.
É usada para sobrecargas e curtos menos intensos, onde é importante manter coordenação e seletividade entre os diversos níveis de proteção.
Na prática, os relés digitais organizam essa filosofia de proteção em três patamares de corrente:
- I> – Sobrecorrente temporizada com curva inversa (associada à 51)
- I>> – Sobrecorrente temporizada de tempo definido (também dentro da 51, mas sem curva inversa)
- I>>> – Sobrecorrente instantânea (associada diretamente à 50)
É essa convenção que aparece com frequência em relés modernos e diagramas de proteção.
4. Como o relé de sobrecorrente “enxerga” o sistema
O relé não sabe se está protegendo um motor, um transformador ou um alimentador.
Ele enxerga apenas corrente.
De forma simplificada, o relé faz o seguinte o tempo todo:
4.1 Medição da corrente
- A corrente que circula pelo circuito passa pelos TCs (transformadores de corrente).
- O relé recebe essa corrente em valores secundários (1 A ou 5 A) e a converte para o valor primário correspondente (por exemplo, 5 A = 400 A, se o TC for 400/5).
4.2 Comparação com I>, I>> e I>>>
O relé compara a corrente medida com três patamares:
- I> – primeiro nível de sobrecorrente (curva inversa)
- I>> – segundo nível (tempo definido)
- I>>> – nível de corrente muito alta (instantânea)
4.3 Cálculo do tempo de atuação
- Se a corrente ultrapassa I>, o relé entra na lógica de sobrecorrente temporizada com curva inversa.
- Se ultrapassa I>>, entra na lógica de tempo fixo.
- Se ultrapassa I>>>, atua praticamente de forma instantânea.
Em termos práticos:
- Currents pouco acima da carga normal → tratadas por I> (mais lento, com seletividade).
- Correntes bem mais altas → tratadas por I>> (tempo fixo, mais rápido).
- Correntes extremamente altas (curto franco) → tratadas por I>>> (instantâneo).
5. Nível I> – Sobrecorrente temporizada com curva inversa
5.1 O que é o patamar I>
O I> é o primeiro nível de sobrecorrente do relé.
Ele é usado para:
- sobrecargas prolongadas,
- curtos de menor intensidade,
- situações onde ainda é possível aguardar para verificar se proteções à jusante atuam primeiro.
A característica principal é a curva inversa de tempo:
- quanto maior a corrente acima do I>, menor o tempo de atuação,
- quanto mais próxima de I>, maior o tempo.
Isso permite que o relé se adapte ao nível de severidade da sobrecorrente.
5.2 Ajustes típicos de I>
- Pickup (I>):
Definido acima da corrente máxima de carga esperada.
Exemplo: se a carga máxima é 80 A, pode-se ajustar I> em 100 A (1,25 × In), garantindo que o relé não atue em condições normais. - Curva de tempo:
Pode ser Inversa, Muito Inversa, Extremamente Inversa, etc., conforme a filosofia de proteção. - TMS / Dial de Tempo:
Ajuste que desloca a curva para cima ou para baixo, tornando a atuação mais rápida ou mais lenta.
5.3 Interpretação em operação
Se a corrente sobe para valores acima de I> (por exemplo, 120 A, 150 A, 200 A):
- o relé detecta a sobrecorrente,
- inicia a contagem de tempo conforme a curva,
- se a corrente retornar ao normal antes de completar o tempo calculado, não atua;
- se a corrente se mantiver alta, comanda a abertura do disjuntor.
Esse nível é crucial para proteger cabos e equipamentos contra sobreaquecimento devido a sobrecargas.
6. Nível I>> – Sobrecorrente de tempo definido
6.1 O que é o patamar I>>
O I>> é um segundo patamar de sobrecorrente, com valor de corrente mais alto que I>.
Ele também é temporizado, mas com tempo fixo, sem curva inversa.
É utilizado para:
- atuar mais rápido em faltas mais severas,
- servir como backup em caso de falha das proteções a jusante,
- criar um degrau intermediário entre I> e I>>> na filosofia de proteção.
6.2 Ajustes típicos de I>>
- Pickup (I>>):
Ajustado algumas vezes acima da corrente nominal (por exemplo, entre 4 e 8 × In, dependendo do sistema e dos estudos de curto). - Tempo:
Um valor definido, como 0,2 s, 0,3 s, 0,5 s etc.
6.3 Interpretação em operação
Quando a corrente ultrapassa I>>:
- o relé passa a seguir um tempo fixo de atuação para esse patamar,
- ao final desse tempo, se a corrente ainda estiver acima do ajuste, o relé tripará o disjuntor.
Dessa forma, I>> atua mais rápido que I>, mas ainda com um pequeno atraso intencional para coordenação.
7. Nível I>>> – Sobrecorrente instantânea (função 50)
7.1 O que é o patamar I>>>
O I>>> é o nível de sobrecorrente instantânea, associado à função 50.
Quando a corrente atinge esse valor:
- o relé interpreta como um curto‑circuito franco,
- atua praticamente de imediato, sem retardo intencional.
7.2 Ajustes típicos de I>>>
- Pickup (I>>>):
Ajustado em valores altos, muitas vezes entre 8, 10, 12 × In ou mais.
O valor exato depende do nível de curto disponível e das correntes transitórias de partida/inrush. - Tempo:
0 s intencional (apenas o tempo interno de processamento e acionamento).
7.3 Interpretação em operação
Quando ocorre uma falta grave:
- a corrente sobe rapidamente para valores muito elevados,
- ao ultrapassar I>>>, o relé envia o comando de trip em milissegundos,
- isso reduz drasticamente a energia do arco elétrico e os danos térmicos e mecânicos.
8. Como alguém com conhecimento básico pode começar a aplicar esses conceitos
Mesmo sem realizar estudos completos de coordenação, um profissional com pouco ou médio conhecimento já consegue:
- Ler os ajustes do relé e entender o papel de cada patamar:
- I> → sobrecarga e curtos menores, com curva inversa.
- I>> → faltas mais fortes, com tempo fixo.
- I>>> → curtos severos, com atuação instantânea.
- Verificar se I> está acima da máxima corrente de carga, evitando atuações indevidas em regime normal.
- Checar se I>>> não está tão baixo a ponto de atuar em partidas de motor ou inrush de transformadores.
- Entender a seletividade básica, analisando:
- quais relés devem atuar primeiro em caso de falha,
- quais ficam como backup,
- como os tempos de I> e I>> se relacionam entre jusante e montante.
Isso já traz um salto de entendimento em relação a simplesmente “copiar ajustes do projeto”.
9. Aplicações típicas da função 50/51
9.1 Alimentadores de média tensão
- I>: ajustado logo acima da corrente máxima de carga, para proteção contra sobrecarga.
- I>>: ajustado como patamar mais rápido para faltas mais intensas.
- I>>>: para curtos francos próximo à barra ou ao disjuntor, com atuação instantânea.
9.2 Transformadores
- I>: considera a corrente nominal do transformador e eventuais sobrecargas admissíveis.
- I>> e I>>>: definidos levando em conta a corrente de inrush, para evitar disparos indevidos na energização.
9.3 Motores
- I>: ajustado acima da corrente em regime permanente, respeitando a corrente e o tempo de partida.
- I>>: protege contra curtos no circuito do motor.
- I>>>: atua em curtos severos na alimentação ou no próprio motor.
10. Conclusão
A função 50/51 com I>, I>> e I>>> é o alicerce da proteção de sobrecorrente em sistemas elétricos.
- I> cuida das sobrecargas e faltas de menor intensidade, com curva inversa e foco em seletividade.
- I>> atua como degrau intermediário, com tempo definido, atendendo faltas mais severas com resposta mais rápida.
- I>>> é a linha de defesa instantânea, para curtos‑circuitos francos.
Compreendendo esses três níveis e a forma como o relé toma decisão em função da corrente, o profissional ganha uma base sólida para:
- interpretar ajustes existentes,
- participar de análises de proteção,
- enxergar o sistema de forma mais segura e consciente.